專利名稱：控制pH值提高防垢率的二元共聚物防垢劑合成工藝的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種合成工藝，具體是指一種控制PH值提高防垢率的二元共聚物防垢劑合成工藝。
背景技術(shù)：
在原油的開采過程中，結(jié)垢是一種普遍存在的現(xiàn)象。許多油田存在井下油管結(jié)垢； 當原油含水量較高時，采出液在集輸設備中結(jié)垢；注水采油中在注水井及配套設備中結(jié)垢； 稠油開采注高溫熱水，高溫熱水在加熱爐、注水管線中結(jié)垢；在復合驅(qū)油中，采出液在油管及采油設備上結(jié)垢；如此等等。結(jié)垢對油井的正常生產(chǎn)有較大的影響，垢沉積在地層會堵塞地層孔隙、裂縫，造成滲透率降低，原油產(chǎn)量下降，嚴重時甚至造成油井停產(chǎn)，對滲透率較低的油層影響更甚；當垢沉積在井筒、油管、抽油泵、注水系統(tǒng)、集輸系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)等設備上時，會造成設備不能正常運轉(zhuǎn)，傳熱效率降低，導致生產(chǎn)能力下降，而且結(jié)垢還會引起設備和管線的腐蝕，給油田造成嚴重的經(jīng)濟損失。針對油田的各種結(jié)垢狀況，有兩類解決的辦法一是除垢；二是防垢。除垢是一種補救措施，除垢時，它已經(jīng)產(chǎn)生了減產(chǎn)和設備的腐蝕，造成了較大的經(jīng)濟損失，因此，防止垢的生成才是一種好的措施。在防垢的方法中，用化學劑防垢是人們公認的簡單、有效、方便、 經(jīng)濟的方法。因此各油田都針對各自的區(qū)塊特點研究適應不同條件的化學防垢劑。而研制高效的防垢劑就更是各個油田普遍追求的共同目標。油田最常見的垢型有碳酸鈣、二水硫酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇和硫酸鍶。而微量的硫酸鍶往往存在于大量的硫酸鋇中，很難把它們分開。結(jié)垢的主要原因是由于壓力或溫度改變、蒸發(fā)、或兩種不相配伍的水互相混合，使原來以離子狀態(tài)存在于水溶液中的無機鹽達到過飽和狀態(tài)，超過了他們的溶解度而結(jié)晶出來成垢。在以上幾種易結(jié)垢鹽中，無論在什么溫度下，硫酸鋇和硫酸鍶的溶解度都非常小， 硫酸鋇是油田中最難溶解的物質(zhì)之一。硫酸鋇的溶解度隨著溫度與壓力的升高而增大，但這種影響的幅度非常小。例如，25°C時，硫酸鋇的溶解度為2. 3mg/L,當溫度提高到94°C時， 溶解度僅增加到3. 9mg/L。壓力的影響更是微不足道。水中含鹽量對硫酸鋇溶解度有較大的影響，當水中NaCl從lg/L增加到100g/L時，溶解度增加10 15倍。油田注水系統(tǒng)中只有Ba2+和SO/—這兩種離子，就會生成硫酸鋇垢。在許多情況下，Ba2+和Sr2+—同沉淀，形成硫酸鋇鍶垢，一般情況下，硫酸鋇垢中約含有硫酸鍶1. 2% 15. 9%。所以，在注水地層中，硫酸鹽結(jié)垢的主要是富含的注入水與地層中Ca2+、Ba2+和Sr2+混合后發(fā)生化學反應生成沉淀而引起的。防垢劑的防垢機理比較復雜，隨著沉淀過程動力學、成垢預測模型和各種防垢技術(shù)的大量研究，使成垢機理的研究和結(jié)垢的控制有了大的進展。一般認為成垢物質(zhì)和溶液之間存在動態(tài)平衡，防垢劑能夠吸附到成垢物質(zhì)上，并影響垢的生長和溶解的動態(tài)平衡。
防垢劑的防垢機理主要有以下幾種(1)晶格畸變碳酸鈣微晶成長時按照一定的晶格排列，結(jié)晶致密而堅硬。加入防垢劑后，防垢劑吸附在晶體上并摻雜在晶格的點陣中，對無機垢的結(jié)晶形成了干擾，使晶體發(fā)生畸變，或使大晶體內(nèi)部的應力增大，從而使晶體易于破裂，阻礙了垢的生長。(2)絡合增溶絡合增溶作用是防垢劑在水中能夠與鋇、鍶離子形成穩(wěn)定的可溶性螯合物，將更多的鋇、鍶離子穩(wěn)定在水中，從而增大了鋇、鍶鹽的溶解度，抑制了垢的沉積。(3)凝聚與分散陰離子型防垢劑，在水中解離生成的陰離子在與碳酸鈣微晶碰撞時，會發(fā)生物理化學吸附現(xiàn)象，使微晶粒的表面形成雙電層，使之帶負電。因防垢劑的鏈狀結(jié)構(gòu)可吸附多個相同電荷的微晶，靜電斥力可阻止微晶相互碰撞，從而避免了大晶體的形成。在吸附產(chǎn)物碰到其它阻垢劑分子時，將已吸附的晶體轉(zhuǎn)移過去，出現(xiàn)晶粒均勻分散現(xiàn)象，從而阻礙了晶粒間和晶粒與金屬表面的碰撞，減少了溶液中的晶核數(shù)，將碳酸鈣穩(wěn)定在溶液中。(4)再生一自解脫膜假說聚丙烯酸類阻垢劑能在金屬傳熱表面上形成一種與無機晶體顆粒共同沉淀的膜，當這種膜增加到一定厚度后，在傳熱面上破裂，并帶一定大小的垢層離開傳熱面。由于這種膜的不斷形成和破裂，使垢層的生長受到抑制。(5)雙電層作用機理對于有機膦酸類防垢劑的防垢機理，Gill等人提出了雙電層作用機理。認為防垢劑的作用是在生長晶核附近的擴散邊界層內(nèi)富集，形成雙電層并阻礙成垢的離子或分子簇在金屬表面的聚結(jié)。他們認為，阻垢劑與晶核(或垢質(zhì)分子簇)之間的結(jié)合是不穩(wěn)定的。(6)閥值效應在水中投加幾種阻垢劑(數(shù)量級為每升數(shù)毫克)，可將比按化學計量比高得多的鈣離子穩(wěn)定在水中。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因在于阻垢劑的陰離子和金屬陽離子的鰲合并非按化學計量比進行，是由于CaCO3微晶吸附上阻垢劑后可抑制CaCO3晶體的析出。以上幾種機理表示出目前人們對阻垢作用的認識水平，由于它們都帶有不同程度的推測，因而人們在對具體結(jié)垢問題進行分析時，往往將阻垢作用歸結(jié)為多種機理的復合作用，這反映了當前人們對阻垢機理的認識還相當籠統(tǒng)。由于結(jié)垢本身是一個復雜的過程， 阻垢劑的介入使該過程變得更加復雜。在合成二元共聚物防垢劑的工藝中，聚合體系PH值不同，對防垢劑的防垢效果而言產(chǎn)生很大影響，只有當聚合體系PH值在適當?shù)臅r候，聚合物才有良好的防垢效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種二元共聚物防垢劑的合成工藝，該二元共聚物防垢劑的合成工藝通過控制聚合體系PH值，從而能顯著增強防垢效果，且流程簡單、合成效率高、合成成本低。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)控制PH值提高防垢率的二元共聚物防垢劑合成工藝，其特征在于，包括以下步驟
(a)在反應容器內(nèi)，將烯類單體、丙烯酰胺加入蒸餾水溶解；(b)加入引發(fā)劑，在不斷的攪拌下，控制聚合體系PH值為6. 9 7. 0，使烯類單體和丙烯酰胺共聚；(c)冷卻至室溫，得到聚合反應產(chǎn)物混合物；(d)向聚合反應產(chǎn)物混合體系中加入適量乙醇，攪拌、靜置，使制得的聚合反應產(chǎn)物沉淀，該反應產(chǎn)物沉淀即為二元共聚物防垢劑。所述步驟(b)中，引發(fā)劑為過硫酸銨。所述步驟(d)結(jié)束后，將反應產(chǎn)物沉淀進行洗滌并干燥。反應產(chǎn)物沉淀通過無水乙醇進行洗滌。反應產(chǎn)物沉淀洗滌后，通過恒溫箱進行干燥。所述步驟(b)中，聚合體系PH值為7. 0。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是通過控制聚合體系PH值，從而能顯著增強防垢效果，且流程簡單、合成效率高、合成成本低。


圖1為本發(fā)明的聚合體系PH值與防垢率關系示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。實施例本發(fā)明涉及的一種控制PH值提高防垢率的二元共聚物防垢劑合成工藝，包括以下步驟(a)在反應容器內(nèi)，將烯類單體、丙烯酰胺加入蒸餾水溶解；(b)加入引發(fā)劑，在不斷的攪拌下，控制聚合體系PH值為6. 9 7. 0，使烯類單體和丙烯酰胺共聚；(c)冷卻至室溫，得到聚合反應產(chǎn)物混合物；(d)向聚合反應產(chǎn)物混合體系中加入適量乙醇，攪拌、靜置，使制得的聚合反應產(chǎn)物沉淀，該反應產(chǎn)物沉淀即為二元共聚物防垢劑。所述步驟(b)中，引發(fā)劑為過硫酸銨。所述步驟(d)結(jié)束后，將反應產(chǎn)物沉淀進行洗滌并干燥。反應產(chǎn)物沉淀通過無水乙醇進行洗滌。反應產(chǎn)物沉淀洗滌后，通過恒溫箱進行干燥。所述步驟(b)中，聚合體系PH值為7. 0。為了得到最佳的聚合體系PH值，本發(fā)明做了聚合體系PH值對防垢效果的影響試驗，試驗結(jié)果如圖1所示，由圖1可知，隨著聚合體系PH值的增大，其防垢率增大，當PH = 7. 0時，防垢率達到最大，再增大PH值，防垢率逐漸減小。故將聚合體系的酸堿度定為PH值為6. 9 7.0，且優(yōu)先為7.0。上述合成工藝通過控制聚合體系PH值，從而能顯著增強防垢效果，且流程簡單、合成效率高、合成成本低。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.控制PH值提高防垢率的二元共聚物防垢劑合成工藝，其特征在于，包括以下步驟(a)在反應容器內(nèi)，將烯類單體、丙烯酰胺加入蒸餾水溶解；(b)加入引發(fā)劑，在不斷的攪拌下，控制聚合體系PH值為6.9 7. 0，使烯類單體和丙烯酰胺共聚；(c)冷卻至室溫，得到聚合反應產(chǎn)物混合物；(d)向聚合反應產(chǎn)物混合體系中加入適量乙醇，攪拌、靜置，使制得的聚合反應產(chǎn)物沉淀，該反應產(chǎn)物沉淀即為二元共聚物防垢劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制PH值提高防垢率的二元共聚物防垢劑合成工藝，其特征在于，所述步驟(b)中，引發(fā)劑為過硫酸銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制PH值提高防垢率的二元共聚物防垢劑合成工藝，其特征在于，所述步驟(d)結(jié)束后，將反應產(chǎn)物沉淀進行洗滌并干燥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制PH值提高防垢率的二元共聚物防垢劑合成工藝，其特征在于，反應產(chǎn)物沉淀通過無水乙醇進行洗滌。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制PH值提高防垢率的二元共聚物防垢劑合成工藝，其特征在于，反應產(chǎn)物沉淀洗滌后，通過恒溫箱進行干燥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制PH值提高防垢率的二元共聚物防垢劑合成工藝，其特征在于，所述步驟(b)中，聚合體系PH值為7.0。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制pH值提高防垢率的二元共聚物防垢劑合成工藝。該控制pH值提高防垢率的二元共聚物防垢劑合成工藝包括將烯類單體和丙烯酰胺反應得到聚合反應產(chǎn)物混合物、冷卻使制得的聚合反應產(chǎn)物沉淀、抽濾分離出沉淀物、洗滌干燥得到產(chǎn)品等步驟。本發(fā)明通過控制聚合體系pH值，從而能顯著增強防垢效果，且流程簡單、合成效率高、合成成本低。
文檔編號C09K8/528GK102453201SQ20101054945
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者袁俊海 申請人:袁俊海